并聯電抗器在高壓電網中的應用

任晉陽+呂繼濤

中圖分類號：TM63 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2016）07-000-01

摘 要 電抗器作為無功補償手段，在提高電力系統穩定性、發送電網運行的安全性，提高電網運行的經濟性等方面發揮著越來越重要的作用。本文闡述了并聯電抗器安裝的意義及必要性，具體分析了高壓電網中裝設并聯電抗器的選擇方式，最后探討了安裝并聯電抗器的效果。

關鍵詞 電力系統 并聯電抗器 應用

一、前言

隨著我國電力工業的飛速發展，大電網互聯已成為必然的趨勢，同時，負荷的大幅度增長，在大電網中安裝一定數量的感性無功補償裝置就變得尤為重要，其目的主要是補償容性充電功率，在輕負荷時吸收無功功率、控制無功潮流、穩定網絡的運行電壓，從而降低系統損耗、提高系統供電效率，進一步改善電壓質量，維持輸電系統的電壓穩定。

二、無功補償的方式

（一）同步調相機。同步調相機屬于早期無功補償裝置的典型，它不僅能補償固定的無功功率，對變化的無功功率也能進行動態補償。

（二）并補裝置：并聯電容器是無功補償領域中應用最廣泛的無功補償裝置，但電容補償只能補償固定的無功，盡管采用電容分組投切相比固定電容器補償方式能更有效適應負載無功的動態變化，但是電容器補償方式仍然屬于一種有級的無功調節，不能實現無功的平滑無級的調節。

（三）并聯電抗器：目前所用電抗器的容量是固定的，除吸收系統容性負荷外，用以抑制過電壓。

三、安裝并聯電抗的必要性

在高壓、大容量的電網中，需要安裝一定數量的感性無功補償裝置（包括并聯電抗器和靜止無功補償器）來補償容性充電功率，或在輕負荷時吸收無功功率、控制無功潮流、穩定網絡的運行電壓、維持輸電系統的電壓穩定。高壓并聯電抗器可以吸收系統容性無功功率、限制系統的過電壓和潛供電容電流、提高重合閘成功率。線路并聯電抗器還可以削弱空載或輕載時長線路的電容效應所引起的工頻電壓升高，改善沿線電壓分布和輕載線路中的無功分布并降低線損減少潛供電流，加速潛供電弧的熄滅，提高線路自動重合閘的成功率，有利于消除發電機的自勵磁。可以通過調整并聯電抗器的數量來調整運行電壓。

四、并聯電抗器的選擇

（一）結構形式的選擇

1.按鐵心結構，可分為殼式電抗器和芯式電抗器。一般殼式電抗器磁密較低，到1.5至1.6倍額定電壓才出現飽和，飽和后的動態電感仍為飽和前的60%以上，由于它沒有主鐵心，電磁力小，所以相應的噪聲和振動就比較小，而且加工方便，冷卻條件好。但是它又存在材料消耗多，體積偏大的缺點。芯式電抗器具有帶多個氣隙的鐵心，外套繞組，氣隙一般由不導磁的硯石組成。由于其鐵芯磁密度高，因此材料消耗少，結構緊湊，自振頻率高，存在低頻共振可能性較小，主要缺點是加工復雜，技術要求高，震動和噪聲較大，目前我國制造的的高電壓大容量并聯電抗器只采用芯式結構，正常運行時鐵芯必須一點接地。

2.按相數分，可分為單相或三相兩種。三相比單相所用的原料和成本少，節省材料，附屬設備簡單，價格便宜，但三相三柱式電抗器的磁路結構有明顯的問題，對于500kV及以上電壓等級的并聯電抗器，由于相間絕緣問題及容量比較大，所以大多數仍用單相。

（二）額定電壓的選擇

正常運行電壓是電抗器長時期承受的電壓，電抗器的額定電壓的合理取值應該按正常運行電壓來確定。運行中出現的一些問題與額定電壓選得過低也不無關系。因此，并聯電抗器的額定電壓應該在最高電壓和標稱電壓之間選擇，具體數值需要參考主變壓器三次側的額定電壓和系統的正常運行電壓

（三）安裝容量的選擇

高壓并聯電抗器容量的選擇與許多因素有關，需進行技術經濟綜合論證，但應首先考慮限制工頻過電壓的需要，同時兼顧系統同期并列點的合理選擇、檢驗系統發生自勵磁的條件、滿足大小運行方式時無功平衡的要求，以及潛供電流、提高單相快速重合閘的成功率的要求。最后確定的并聯電抗器容量，可以用補償度K表示：

K=Ql/Qc，

式中：Ql-并聯電抗器的容量（MVA），Qc-線路的充電功率（Mvar），一般取補償度K=40%～80%。

（四）安裝位置的選擇

一般在高電壓電網中，裝設的并聯電抗器位置有兩種，一種是主變低壓側裝設的低壓電抗器，一種是在高壓側母線或者線路上裝設的高壓并聯電抗器。如果高壓變電站中的線路的出現比較少，在低壓側裝設低壓電抗器能夠滿足無功需要和電壓的要求，則無需在每個高壓出線裝設高壓并聯電抗器，若這樣做，容量選擇不當就會產生并聯電抗器諧振和過補償，同樣還會占用大量的位置，如果高壓線路都比較短，則在母線上裝設高壓電抗器，可以避免完全依靠低壓并聯電抗器高壓線路的充電功率，優化了無功布置，防止遠期出現拆除低壓電抗器來裝設低壓電容器的情況，同時母線上裝設高壓并聯電抗器不會出現工頻諧振過電壓，容量的選擇也不受潛供電流和工頻過電壓的限制，只根據母線上連接線路充電功率的大小進行選擇。

五、安裝并聯電抗器的效果

1.提高了電網運行的經濟性。由于投切電抗器可對線路的無功潮流進行調控，故減少了無功流動所造成的有功損耗，有利于降低線路損失。

2.改善了電網運行的安全性。

3.有利于提高系統穩定性和線路的送電能力，有利于網絡的并列運行。

4.有利于消除同步發電機帶空載長線路時可能出現的自勵磁諧振。

5.有利于潛供電弧的消滅和裝設單相快速自動重合閘。

參考文獻：

[1] 李宏志.馮屯變電站電抗器運行分析[J].2006.

[2] 電力系統繼電保護原理與實用技術[M].中國電力出版社，2006.